- Информация о материале
Материалы о разработках сотрудников Института представлены в онлайн журнале о науке и энергетике ЭНЕРГИЯ +. Ссылка на статью
В Институте неорганической химии Сибирского отделения РАН (ИНХ СО РАН) предложили использовать в качестве анода в натрий-ионных аккумуляторах углеродные бромированные нанохорны — полые структуры из листов графена конической формы. Добавление брома к нанохорнам на 20% увеличивает емкость хранения натрия, который переносит заряд энергии.
Натрий-ионные аккумуляторы считаются перспективной заменой современных литий-ионных батарей. Они дешевле, обладают высокой скоростью зарядки, сохраняют почти в два раза больше емкости при низкой температуре и более безопасны. Принцип их устройства аналогичен литиевым. В процессе заряда натрий выходит из катодного материала и внедряется в материал анода. При разряде ионы натрия покидают анод, генерируя электроны, то есть ток для питания внешнего устройства. От свойств материалов катода и анода зависят ключевые параметры всей батареи.
Нанохорны, предложенные сибирскими учеными как материал для анода, за счет большой удельной площади и дефектов при изгибах графеновой сетки хорошо поглощают натрий. Электроотрицательный бром, пары которого взаимодействуют с изогнутыми графеновыми стенками, повышает их способность поглощать натрий, и соответственно, емкость аккумулятора.
«Мы выяснили, что бромированные углеродные нанохорны способны хранить на 20% больше натрия, чем исходные. Предложенный нами подход может быть применен и для других углеродных наноматериалов для их использования в конденсаторах и батарейках, а также для поглощения ионов металлов», — объясняет сотрудник ИНХ СО РАН, кандидат химических наук Светлана Столярова.
- Информация о материале
Материалы о разработках сотрудников Института представлены в видеосюжете ГТРК Вести Новосибирск. "Определить астму или надвигающийся кашель по одному выдоху: новосибирские химики работают над созданием диагностических сенсоров для болезней легких."
ГТРК Вести Новосибирск, 07.07.2022
Российский научный фонд поддержал исследование грантом. Мы не будем первыми в мире, но стать первыми в России есть все шансы, говорят новосибирские химики. Они работают над созданием нового типа сенсоров, способных по выдоху определить болезни легких. Западный аналог стоит не меньше пяти тысяч долларов. На порядок доступнее ученые планируют сделать отечественную разработку.
"Известно, что возможно детектировать заболевания по анализу выдыхаемого воздуха и его конденсата и определять в нем наличие специфических биомаркеров. В нашем случае речь идет об оксидах азота как биомаркерах бронхолегочных заболеваний ─ астмы и хронического кашля", ─ сообщила научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Светлана Доровских.
Оксид азота сигнализирует о воспалительном процессе в организме. Суперсвойство сенсора ─ улавливать его мельчайшие частицы, а значит, выявить болезнь на ранней стадии, что позволит предотвратить ее хроническое течение и дорогостоящую терапию. По задумке ученых, сенсоры должны определять искомые частицы как в выдыхаемом воздухе, так и в слюне.
По словам научного сотрудника Института неорганической химии СО РАН Дарьи Клямер, необходимо сочетание газовых и электрохимических сенсоров, чтобы определить точное содержание оксида в организме.
Какие соединения более эффективны? Можно ли заменить золото другим, более доступным драгметаллом? Исследователи экспериментируют с компонентами. На данном этапе ученые ведут поиск оптимального состава материала для чувствительного сенсора. Но уже можно пофантазировать, каким будет прототип действующего устройства. Предположительно, это будет небольшой прибор, в который нужно подышать, и он выдаст результат за несколько минут.
Цель ученых ─ создать диагностические сенсоры, максимально доступные и локализованные в России. Чтобы сделать шаг к выходу на рынок, необходим интерес со стороны инвесторов или бизнес-партнеров.
- Информация о материале
"Ученые выяснили, что можно использовать в качестве анодов в натрий-ионных аккумуляторах" - такой материал опубликован в разделе "Новости и анонсы" официального сайта Минобрнауки РФ. Коллектив ученых, в который вошли специалисты Института неорганической химии (ИНХ) им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН, предложили использовать углеродные нанохорны в качестве одного из электродов (анода) в натрий-ионных аккумуляторах. Электронное состояние углеродных нанохорнов можно модифицировать электроотрицательным бромом. Бромированные углеродные нанохорны способны хранить на 20% больше натрия, чем исходные. Фундаментальное исследование ученых позволит создать энергоемкие натрий-ионные аккумуляторы, которые заменят более дорогие литий-ионные.
Посмотреть на сайте Минобрнауки РФ
Постоянно растущие потребности человечества в портативных электроустройствах (от смартфонов до газонокосилок) и электротранспорте увеличивают спрос на электрохимические накопители энергии. Среди них наиболее широко используются аккумуляторы, которые отличаются от первичных батарей возможностью многократной перезарядки без значительных потерь емкости и времени работы.
Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА), которые были выпущены на рынок в 1991 году, быстро потеснили другие химические источники тока. Рынок сбыта аккумуляторов постоянно растет, но так же, из-за его ограниченных запасов, увеличивается и цена на литий — ключевой материал, используемый в ЛИА. В настоящее время не существует аналогов ЛИА с большим временем жизни (больше 3000-10000 циклов заряда-разряда) и высокой плотностью энергии около 265 Вт•ч/кг.
Альтернативными и более дешевыми аналогами ЛИА могут стать натрий-ионные аккумуляторы (НИА). НИА обладают высокой скоростью зарядки, сохраняют на 90% больше емкости при низкой температуре (что актуально для северных и сибирских регионов России), более безопасны и совместимы с устройствами, которые работают на ЛИА, где предусмотрено питание на 3.7В.
Принципы устройства и функционирования натрий-ионных аккумуляторов аналогичны ЛИА: в обоих случаях накопление энергии происходит в результате переноса ионов щелочного металла из материала электрода (анода) в материал катода.
В любой вторичной батарейке есть два электрода, материалы которых должны обратимо внедрять с ионом натрия. В процессе заряда аккумулятора натрий выходит из катодного материала и внедряется в материал анода. При разряде ионы натрия будут покидать анод с генерацией электронов, т.е. ток для питания внешнего устройства. Разработка новых эффективных анодных материалов считается одной из проблем, которую необходимо решить для создания натрий-ионных аккумуляторов.
В своем исследовании ученые впервые изучили возможность использования углеродных нанохорнов в качестве анодного материала натрий-ионных аккумуляторов. Они представляют собой полые углеродные капсулы с коническими крышками. Нанохорны обладают высокой удельной площадью поверхности, доступной для адсорбции натрия, а дефекты, формирующиеся при изгибах графеновой сетки, создают дополнительные адсорбционные места.
Ученые показали, что электронное состояние поверхности нанохорнов можно модифицировать при добавлении электроотрицательного брома, пары которого взаимодействуют с изогнутыми графеновыми стенками при комнатной температуре. Добавка всего 5 ат.% брома к нанохорнам оказала положительный эффект на адсорбцию натрия.
«Мы выяснили, что бромированные углеродные нанохорны способны хранить на 20% натрия больше, чем исходные. Предложенный в работе подход может быть применен и для других углеродных наноматериалов с целью их использования в конденсаторах и батарейках, а также для сорбции ионов металлов», — рассказала кандидат химических наук Светлана Столярова.
По словам Светланы Столяровой, для реального производства таких аккумуляторов в дальнейшем необходимы крупномасштабные научно-практические исследования с изучением и подбором всех составляющих аккумулятора — электролита, сепаратора, материалов катода и анода — инженерных решений по созданию электрохимической ячейки и в конечном итоге разработки технологии сборки и производства аккумулятора.
Научное исследование выполнено при финансовой поддержке проекта РНФ №19-73-10068 и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации №121031700314-5. Научная статья опубликована в журнале Applied Surface Science (Q1).
- Информация о материале
"Молекула-тыква в сочетании с золотом помогла ускорить получение водорода" – новость на порталах ТАСС, РБК, Научная Россия...
10.08.2022 13:14
Научная Россия (scientificrussia.ru)
Молекула-тыква помогла ускорить получение водорода
Статья
https://scientificrussia.ru/articles/molekula-tykva-pomogla-uskorit-polucenie-vodoroda
10.08.2022 09:31
PCNews.Ru
Новосибирские учёные предложили эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты
Эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты предложили новосибирские учёные. Для этого они использовали органическое соединение кукурбитурил, который из-за формы его молекулы называют молекулой-тыквой. Оно помогло получить водород при более низких температурах и, соответственно, при более низких затратах энергии.
Статья
https://pcnews.ru/blogs/novosibirskie_ucenye_predlozili_effektivnyj_sposob_polucenia_vodoroda_iz_muravinoj_kisloty-1188994.html
09.08.2022 22:38
Habrahabr.Ru
Новосибирские учёные предложили эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты
Эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты предложили новосибирские ученые. Для этого они использовали органическое соединение кукурбитурил, который из-за формы его молекулы называют молекулой-тыквой. Оно помогло получить водород при более низких температурах и, соответственно, при более низких затратах энергии.
Статья
https://habr.com/ru/news/t/681730/?utm_campaign=681730&utm_source=habrahabr&utm_medium=rss
09.08.2022 19:22
Поиск (poisknews.ru)
Молекула-тыква помогла ускорить получение водорода – Materials Today Energy
09.08.2022 Эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты предложили новосибирские ученые. Для этого они использовали органическое соединение кукурбитурил, который из-за формы его молекулы называют молекулой-тыквой. Оно помогло получить водород при более низких температурах и, соответственно, при более низких затратах энергии. Использование муравьиной кислоты в качестве жидкого органического носителя водорода позволяет производить существенно более дешевую и безопасную […]
Статья
https://poisknews.ru/themes/himiya/molekula-tykva-pomogla-uskorit-poluchenie-vodoroda-materials-today-energy/
09.08.2022 09:25
Министерство науки и высшего образования РФ
Молекула-тыква помогла ускорить получение водорода
Эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты предложили новосибирские ученые. Для этого они использовали органическое соединение кукурбитурил (молекулы-тыквы). Оно помогло получить водород при более низких температурах и, соответственно, при более низких затратах энергии.
Статья
https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/56188/
09.08.2022
Bizon.ru
Получение водорода из муравьиной кислоты ускорили с помощью молекул в форме тыквы
Российские исследователи нашли эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты, применив органическое соединение кукурбитурил, форма молекулы которого напоминает тыкву или бочонок. Это позволило получать водород при более низких температурах и затратах энергии, сообщила в понедельник ТАСС пресс-служба Минобрнауки России.
Статья
https://bizon.ru/news/view/news_id/613848
09.08.2022
Поиск (poisknews.ru)
Молекула-тыква помогла ускорить получение водорода – Materials Today Energy
Эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты предложили новосибирские ученые. Для этого они использовали органическое соединение кукурбитурил, который из-за формы его молекулы называют молекулой-тыквой. Оно помогло получить водород при более низких температурах и, соответственно, при более низких затратах энергии.
Статья
https://poisknews.ru/themes/himiya/molekula-tykva-pomogla-uskorit-poluchenie-vodoroda-materials-today-energy/#respond
09.08.2022
Новости науки (novostinauki.ru)
Молекула-тыква помогла ускорить получение водорода - Materials Today Energy
09.08.2022 Эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты предложили новосибирские ученые. Для этого они использовали органическое соединение кукурбитурил, который из-за формы его молекулы называют молекулой-тыквой. Оно помогло получить водород при более низких температурах и, соответственно, при более низких затратах энергии. Использование муравьиной кислоты в качестве жидкого органического носителя водорода позволяет производить существенно более дешевую и безопасную транспортировку и хранение. В качестве катализатора для получения водорода из муравьиной кислоты ученые Института катализа Сибирского отделения (СО) РАН и Института неорганической химии СО РАН синтезировали системы, состоящие из одностенных углеродных нанотрубок, внутрь которых были помещены кукурбитурил и высокодисперсное золото. «Транспортировка чистого водорода сопряжена с большими сложностями.
Статья
http://novostinauki.ru/news/202448/
09.08.2022
Himonline.ru
Получение водорода из муравьиной кислоты ускорили с помощью молекул в форме тыквы
Российские исследователи нашли эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты, применив органическое соединение кукурбитурил, форма молекулы которого напоминает тыкву или бочонок. Это позволило получать водород при более низких температурах и затратах энергии, сообщила в понедельник ТАСС пресс-служба Минобрнауки России.
Статья
https://www.himonline.ru/news/?id=613848
09.08.2022
PromPR (prompr.ru)
Получение водорода из муравьиной кислоты ускорили с помощью молекул в форме тыквы
Российские исследователи нашли эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты, применив органическое соединение кукурбитурил, форма молекулы которого напоминает тыкву или бочонок. Это позволило получать водород при более низких температурах и затратах энергии, сообщила в понедельник ТАСС пресс-служба Минобрнауки России.
Статья
https://prompr.ru/news/id/613848
09.08.2022
catalysis.ru
Молекула-тыква помогла ускорить получение водорода при разложении муравьиной кислоты
Ученые Института катализа СО РАН и Института неорганической химии СО РАН исследовали реакцию получения водорода из муравьиной кислоты при участии катализатора, содержащего углеродные нанотрубки, золото и кукурбитурил - органическое соединение, которое из-за формы его молекулы называют молекулой-тыквой. Результаты исследования показали, что кукурбитурил совместно с золотом позволил снизить температуру реакции на 110 °С, а селективность образования водорода составила 99,5%.
Статья
https://catalysis.ru/news/detail.php?ID=40892
08.08.2022 15:02
ИА Красная весна (rossaprimavera.ru)
Российские ученые нашли способ получения водорода при низкой температуре
Способ получения водорода при более низких температурах и затратах энергии при помощи муравьиной кислоты научились российские исследователи, заявила пресс-служба Миноборнауки 8 августа, сообщает ТАСС.
Статья
https://rossaprimavera.ru/news/7e4b3bcf
08.08.2022 14:35
ТАСС - Российские новости
Получение водорода из муравьиной кислоты ускорили с помощью молекул в форме тыквы
МОСКВА, 8 августа. /ТАСС/. Российские исследователи нашли эффективный способ получения водорода из муравьиной кислоты, применив органическое соединение кукурбитурил, форма молекулы которого напоминает тыкву или бочонок. Это позволило получать водород при более низких температурах и затратах энергии, сообщила в понедельник ТАСС пресс-служба Минобрнауки России.
Статья
https://xn--80aapampemcchfmo7a3c9ehj.xn--p1ai/news/uchenye-uskorili-poluchenie-vodoroda-iz-muravinoy-kisloty-
10.08.2022 14:20
РБК Life
"Молекула-тыква" в сочетании с золотом помогла ускорить получение водорода. Сибирские ученые объяснили суть предлагаемого ноу-хау
Новосибирские ученые предложили получать водород из муравьиной кислоты, используя органическое соединение кукурбитурил, которое из-за формы его молекулы называют «молекулой-тыквой», говорится в сообщении Минобрнауки страны. «Молекула-тыква» помогла получить водород при более низких температурах и, соответственно, при более низких затратах энергии. Ученые объяснили суть предлагаемого ноу-хау.
https://www.rbc.ru/life/news/62f3500f9a7947154c0a3207
В журнале Materials Today Energy (ИФ 9,257) опубликована статья с участием сотрудников Института Чеховой Г.Н., Федосеевой Ю.В., Герасько О.А., Окотруба А.В. и Булушевой Л.Г. «Cucurbit[6]uril as a co-catalyst for hydrogen production from formic acid», Dmitri A. Bulushev, Galina N. Chekhova, Vladimir I. Sobolev, Andrey L. Chuvilin, Yuliya V. Fedoseeva, Olga A. Gerasko, Alexander V. Okotrub, Lyubov G. Bulusheva // Materials Today Energy 26 (2022) 100998. DOI: 10.1016/j.mtener.2022.100998 Посмотреть статью
В работе представлен редкий пример использования органических макроциклов кукурбитурилов в каталитических реакциях. На примере композита, состоящего из одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ), кукурбит[6]урила (CB6) и соединений золота, продемонстрировано, что CB6 является сокатализатором для получения водорода из муравьиной кислоты. Внедрение CB6 в ОУНТ с открытыми концами обеспечивает снижение температуры этой реакции на 60 К по сравнению с чистыми ОУНТ. Использование CB6 при синтезе нанесенных на ОУНТ золотосодержащих катализаторов приводит к еще большему снижению температуры реакции (на 110 K) по сравнению с катализатором Au/ОУНТ. При этом селективность образования водорода достигла 99,5% при температуре около 473 К. На основании расчетов с помощью теории функционала плотности (DFT) влияние CB6 можно приписать эффективному отрыву атома водорода от гидроксильной группы молекулы муравьиной кислоты на отрицательно заряженные карбонильные группы CB6 и образованию формиатов, которые легче превращаются в H2 и CO2, чем молекула кислоты. Необычные сэндвичевые структуры Au формировались внутри каналов ОУНТ за счет взаимодействия Au с CB6. Работа является первым примером, показывающим, что основные карбонильные группы кукурбитурила могут обеспечить значительное увеличение конверсии муравьиной кислоты за счет отщепления ее атома водорода. Полученные результаты создают основу для разработки кукурбитурил-содержащих катализаторов для реакций, протекающих за счет отщепления водорода от молекул реагентов.
Использование кукурбит[6]урила при синтезе нанесенных на ОУНТ золотосодержащих катализаторов реакции разложения муравьиной кислоты приводит к снижению температуры реакции на 110 K по сравнению с катализатором Au/ОУНТ, при этом селективность образования водорода достигает 99,5%.
© ИНХ СО РАН 1998 – 2024 г.